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陈根:拍摄光子的相机

2020-10-11 10:53
陈述根本
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文/陈根

压缩超快摄影(CUP)是一种新兴的强有力的技术,它可以在一次拍摄中对不可重复或难以产生的瞬态事件进行成像。尽管其已取得了许多进展,但现有的CUP技术只能在可见光和近红外波长下工作。

而要想捕捉以光速飞行的微小粒子,则还需要感知到更短的波长。比如,在紫外甚至X射线范围内做到这一点,就是朝着这个目标迈出的显著一步。

为了克服这些局限,加拿大国家科学研究所(National Institute of la Recherche Scientifique)开发了名为UV-CUP(压缩超快摄影)的摄像机。该设备被称为世界上最快的紫外线照相机,它能够捕捉仅持续一皮秒的超快事件,其速度足以实时看到紫外线光子在空气中飞行。

陈根:拍摄光子的相机

首先,研究小组开发出了一种特殊的光电阴极,并将其集成到一种被称为条纹相机(streak camera)中,这是一种专门为测量超快光学现象而开发的设备。此外,研究小组还需要开发一种新的算法来获取数据并从中构建图像。

这也对应着使用相机的两个步骤,即在数据采集中,先将瞬时事件中的信息挤压成一个快照。再将快照被输入到重建算法中,以检索出电影。

陈根:拍摄光子的相机

当然,尽管UV-CUP是世界上速度最快的相机,但它仍然可以改进。例如,选择的光电阴极效率有限,因此研究人员希望探索其他类型的材料。关于重建,研究人员表示,该算法已经大大提高了质量,但它仍然需要相当长的时间。为了提高它的速度,未来或许将利用人工智能来改进它。

目前,UV-Cup正被送往法国的一个研究实验室,在那里它将被用来捕捉不同的物理现象。这可能包括激光等离子体的产生和紫外荧光,这可能有助于改善用于诊断疾病的医学成像技术,UV-CUP也有望在基础科学和应用科学中找到更多应用。

其研究结果已发表在《激光与光子学评论》杂志上。

陈根:拍摄光子的相机

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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